Бил Брайсън
Кратка история на почти всичко (9)

7. Елементите

Обикновено се счита, че като сериозна и значима наука химията съществува от 1661 г., когато Роберт Бойл от Оксфорд публикувал книгата си Скептичният химик, в която за първи път се прави разлика между химици и алхимици — но това бил един бавен и нестабилен преход. През осемнайсетия век учените се чувствали особено добре и в двата лагера — като германеца Йохан Бехер, който написал изключителния труд Physica Subterranea, но който също бил убеден, че ако има правилните материали, може да се направи невидим.

Навярно нищо не характеризира така добре странната и често основана на случайностите същност на науката химия от ранните й години както откритието, направено от германеца Хенниг Бранд през 1675 г. Той бил някак си убеден, че може да се дестилира злато от човешка урина. (Сходството в цветовете изглежда е било фактор в заключенията му.) Събрал петдесет кофи с човешка урина, която съхранявал с месеци в мазето си. Чрез различни неясни процеси първо превърнал урината в отвратителна паста, а после — в прозрачна восъкообразна субстанция. И от двете не се получило злато, но наистина станало нещо странно и интересно. След време субстанцията започнала да блести. Нещо повече, когато влизала в съприкосновение с въздуха, често започвала спонтанно да се възпламенява.

Търговският потенциал на веществото, което скоро след това станало известно като фосфор — от гръцките и латинските корени, със значение „носещ светлина“ — не останало незабелязано от енергичните бизнесмени, но трудностите при производството го направили твърде скъпо за експлоатация. Унция фосфор (около 30 грама) се продавала на дребно за шест гвинеи — навярно 500 долара в днешни пари — или повече от златото.

В началото викали войници, за да снабдяват със суровината, но по този начин трудно можело да се постигне производителност в индустриален мащаб. През 1750-те шведски химик на име Карл Шеле измислил начин да се произвежда фосфор в големи мащаби, без да е съпроводен с нечистотии и мирис на урина. В голяма степен именно поради овладяването на фосфора Швеция станала и си остава водещ производител на кибрит.

Шеле бил невероятен човек, на когото изключително много му липсвал късмет. Бил беден аптекар, който не разполагал със съвременна апаратура, но открил осем химични елемента — хлор, флуор, манган, барий, молибден, волфрам, азот и кислород — и не получил признание за нито един от тях. Във всеки един от случаите откритията му или били пренебрегнати, или били публикувани, след като някой друг бил направил същото откритие самостоятелно. Открил още и много от полезните съединения, като сред тях са амонякът, глицеринът и таниновата киселина, и първи осъзнал комерсиалния потенциал на хлора като белина — все открития, които направили други хора изключително богати.

Един забележителен недостатък, присъщ от Шеле, бил настойчивостта да вкусва малко от всичко, с което работел, включително и прословутите вещества като живак, синилна киселина (друго от откритията му) и циановодородна киселина — съединение, толкова известно с отровността си, че 150 години по-късно Ервин Шрьодингер я избира за отровата в мисловния си експеримент (вж. стр. 161). Накрая Шеле плаща за безразсъдността си. През 1786 г., когато бил само на четирийсет и три години, го намират мъртъв на работната му маса, заобиколен от ред токсични химикали, като всеки един от тях би могъл да е причина за изражението на почуда и смърт, отпечатано на лицето му.

Ако на този свят имаше правда и се говореше на шведски, Шеле щеше да се радва на световно признание. Вместо това заслугите обикновено се приписват на по-известни химици, повечето от които са от англоговорещия свят. Шеле открил кислорода през 1772 г., но поради редица сложни и трогателни причини не успял навреме да публикува доклада си. Вместо това заслугата била приписана на Джоузеф Пристли, който сам открил същия елемент, но по-късно, през лятото на 1774 г. Още по-забележителен бил неуспехът на Шеле да получи признание за откриването на хлора. Почти всички учебници приписват заслугата за това на Нъмфри Дейви, който наистина го открил, но трийсет и шест години след Шеле.

Въпреки че химията била извървяла дълъг път през века, разделящ Нютон и Бойл от Шеле, Пристли и Хенри Кавендиш, имало много още да се постигне. Почти до последните години на осемнайсети век (а в случая на Пристли и след това) учените навсякъде търсели и понякога вярвали, че наистина са открили неща, които просто не съществували: зловонен въздух, дефлогистирани морски киселини, пламък, обгар, земноводни изпарения и най-вече флогистон (топлород) — веществото, считано за фактор в горенето. Някъде сред всичко това се смятало, че се намира мистериозната élan vital — силата, която превръщала неодушевените предмети в живи. Никой не знаел, къде се намирала тази етерична есенция, но две неща относно нея изглеждали вероятни: че електрошок можел да я съживява (идея, която Мери Шели ефективно използва в романа си Франкенщайн, и че съществува в някои вещества, а в други не — ето защо накрая химията се оказала с два клона: органична (за тези вещества, за които се смятало, че я съдържат) и неорганична (за тези, които не я съдържали).

Нужен бил човек с проницателност, който да даде тласък на химията, за да навлезе тя в новия век, и французите били тези, които го излъчили. Името му било Антоан-Лоран Лавоазие. Роден през 1743 г., Лавоазие принадлежал към по-нисшето благородническо съсловие (баща му си купил фамилната титла). През 1768 г. закупил акции в изключително презираната институция, наречена Ferme Generale, която събирала данъци и такси от името на правителството. Въпреки че самият Лавоазие бил кротък и справедлив човек, компанията, за която работел, не била такава. Първо не взимала данъци от богатите, а от бедните, и то в много случаи избирателно. Що се отнася до Лавоазие, институцията му се нравела, тъй като била източник на богатството му, което му давало възможност да се отдава на главното си занимание — науката. Когато бил на върха, личните му спестявания достигали 150 000 тогавашни франка годишно — почти 20 милиона долара в днешни пари.

Три години след като поел по пътя на тази изгодна кариера, се оженил за четиринайсетгодишната дъщеря на един от шефовете си. Бракът бил по взаимна любов и общи интереси. Мадам Лавоазие притежавала проницателен интелект и скоро работела продуктивно редом до мъжа си. Въпреки задълженията в работата и богатия светски живот, който водели, те успявали да посветят пет часа дневно на науката — два рано сутринта и три вечер — както и цялата неделя, която наричали своя jour de bonheur (ден на щастие). Някак си Лавоазие намерил време да стане и комисионер за барут, да контролира строежа на стена около Париж, която да спира контрабандисти, да помогне в създаването на метричната система, и да бъде съавтор на наръчника Метод за химична номенклатура — библията при наименуване на елементите.

Като изтъкнат член на Френската кралска академия на науките от него се изисквало да проявява активен интерес и да бъде информиран по въпросите на деня — хипнозата, реформата в затворите, дишането при насекомите, водоснабдяването на Париж. В това си качество през 1780 г. Лавоазие направил критични бележки относно новата теория за горенето, която била внесена в академията от млад и обещаващ учен. Теорията наистина била погрешна, но ученият никога не му простил. Името му било Жан-Пол Марат.

Това, което Лавоазие не успял да направи, е да открие нов елемент. Във време, когато като че ли всеки, който притежавал стъкленица, пламък и някой интересен прах, откривал нещо ново — и когато между другото две трети от елементите още не били открити — Лавоазие не успял да открие нито един. Със сигурност не било поради липса на стъкленици. Разполагал с 13 000 на брой в почти граничеща с абсурдността лаборатория, която била най-добрата сред съществуващите.

Вместо това, той правел така, че откритията на другите да придобиват смисъл. Изхвърлил флогистона и зловонния въздух. Идентифицирал какво представляват кислородът и водородът, и им дал днешните имена. Накратко, спомогнал да се въведе точност, яснота и ред в химията.

Скъпото му оборудване всъщност било много полезно. В продължение на години заедно с мадам Лавоазие се занимавали с изследвания, които предполагали изключително точни измервания. Определили например, че ръждясал предмет не губи от теглото си, както всеки преди това предполагал, а напротив, го увеличава — едно изключително откритие. Някак си докато ръждясва, предметът привлича елементарни частици от въздуха. За първи път било осъзнато, че материята може да се преобразува, но не и да бъде унищожена. Ако изгорим тази книга сега, материята й ще се превърне в пепел и пушек, но нетното количество материя във вселената ще бъде същото. Това става известно като запазване на масата и било революционна идея. За жалост, то съвпада с друг вид революция — Френската — и в нея Лавоазие бил изцяло на погрешната страна.

Не само че бил член на омразната Ferme Generale, но и с ентусиазъм бил построил стената, която ограждала Париж — постройка, която била толкова ненавиждана, че била първото нещо, което атакували разбунтувалите се граждани. Възползвайки се от това, през 1781 г. Марат, сега водещ глас в Парламента, разобличил Лавоазие и казал, че било крайно време да го обесят. Скоро след това Ferme Generale била ликвидирана. Не след дълго Марат бил убит във ваната си от оскърбена млада жена на име Шарлот Кордей, но вече било твърде късно за Лавоазие.

През 1793 г. революционният терор, който вече бил много интензивен, се ожесточил още повече. През октомври кралицата Мария-Антоанета била изпратена на гилотината. Следващият месец, докато Лавоазие и съпругата му правели планове да се промъкнат тихомълком в Шотландия, Лавоазие бил арестуван. През май той и трийсет и един от съсобствениците в Ferme Generale били изправени пред Революционния трибунал (в съдебна зала, където на президиума се издигал бюстът на Марат). Осем били оправдани, но Лавоазие и останалите били директно отведени на „Плас дьо ла Революцион“ (днес Плас дьо ла Конкорд), където била най-натоварената от френските гилотини. Лавоазие гледал как обезглавяват тъста му, след това го последвал, приемайки участта си. След по-малко от три месеца, на 29 юли, самият Робеспиер бил откаран по същия път и на същото място, и революционният терор бързо приключил.

Сто години след смъртта му в Париж била издигната статуя на Лавоазие, на която се любували всички, докато някой не забелязал че тя въобще не приличала на него. Когато бил разпитан, скулпторът си признал, че е използвал бюста на математика и философ маркиз де Кондорсе — очевидно имал е резервен — с надеждата, че никой нямало да забележи, или, ако забележи, няма да го е грижа. Във второто бил прав. Статуята едновременно на Лавоазие и Кондорсе я оставят да остане на същото място още половин век, до Втората световна война, когато една сутрин била отнесена и разтопена за скрап.

 

В началото на 1800-те в Англия станало модно да се вдишва райски газ (двуазотен оксид), след като било открито, че употребата му „била придружена с особено приятна възбуда.“ През следващия половин век това щял да бъде опиатът — избор на младите хора. Едно научно общество — Аскезианското дружество, известно време не се занимавало с почти нищо друго. Театрите поставяли „вечери на райския газ“, където доброволци можели да се освежават със силно вдишване и след това забавлявали публиката, като комично се олюлявали.

Чак през 1846 г. на някой му хрумнало да намери практическо приложение на двуазотния оксид като обезболяващо средство. Бог знае колко много десетки хиляди хора са изпитвали ужасни болки под ножа на хирурга поради това, че никой не бил помислил за очевидното практическо приложение на този газ.

Споменавам това, за да отбележа, че химията, която постига много през осемнайсети век, доста се дезориентирала през първите десетилетия на деветнайсетия, по същия начин както това ще сполети геологията през ранните години на двайсети век. Отчасти това се дължало на ограничеността на оборудването — например нямало центрофуги до втората половина на века, което изключително възпрепятствало много видове експерименти — и донякъде причината била от социален характер. Химията, най-общо казано, била наука за хора от бизнеса, за тези, които работели с въглища, поташ и бои, а не за джентълмени, които се увличали по геологията, естествените науки и физиката. (Това донякъде по-малко важи за континентална Европа в сравнение с Великобритания, но съвсем по-малко.) Може би е показателно, че едно от най-важните открития на века — Брауновото движение, което установява активната същност на молекулите, било направено не от химик, а от шотландския ботаник Робърт Браун. (Това, което Браун забелязал през 1827 г., е, че суспензия от микроскопични частици от прашец във вода оставали до безкрайност в движение, независимо от това колко дълго ги оставял да се утаят. Причината за това непрекъснато движение — а именно на действията на невидимите молекули — били дълго време загадка.)

Нещата щели да бъдат и по-зле, ако не била очарователната и невероятна личност на име граф фон Ръмфорд, който въпреки внушителната си титла, започнал живота си в Уобъри, Масачузетс, през 1753 г. като обикновения Бенджамин Томпсън. Томпсън бил елегантен и амбициозен, „с красиви черти и фигура“, понякога смел и изключително умен, но без да се затормозява от нещо толкова неудобно като скрупули. На деветнайсет години се оженил за богата вдовица, която била с четиринайсет години по-стара от него, но като избухнала революцията в колониите, проявил неблагоразумие и застанал на страната на лоялистите, като известно време бил техен шпионин. Във фаталната 1776 г., застрашен от арест „за проявено безразличие спрямо каузата на свободата“, изоставил жена си и детето си, и побягнал тъкмо преди да го застигне тълпа от антироялисти, въоръжени с кофи с черен катран, торби с пера и изпълнени от желание да го разкрасят и с двете.

Избягал първо в Англия, а след това в Германия, където служил като военен съветник на правителството на Бавария, като толкова впечатлил управляващите, че през 1791 г. бил наименуван граф фон Ръмфорд на Свещената римска империя. Докато пребивавал в Мюнхен, замислил и проектирал знаменития парк, известен като Английската градина.

Сред тези начинания някак си намерил време доста да се позанимава със сериозна наука. Станал световен авторитет по термодинамика и първи изяснява принципите на конвекция на флуидите и циркулацията на океанските течения. Също изобретил няколко полезни вещи, включително и кафеварката, термобельото и вид камина, която и сега е известна като камината „Ръмфорд“. През 1805 г. по време на престой във Франция ухажва и се жени за госпожа Лавоазие, вдовица на Антоан-Лоран. Бракът не бил успешен и скоро се разделили. Ръмфорд останал във Франция, където умира през 1814 г., почитан от всички освен от предишните си съпруги.

Но целта ни да го споменем тук е, че през 1799 г. по време на един сравнително кратък промеждутъчен период в Лондон създал Кралския институт, още едно от многото научни дружества, които се появявали навсякъде из Англия в края на осемнайсети и началото на деветнайсети век. Първоначално това била почти единствената утвърдена институция, която активно насърчавала младата наука химия, и това било благодарение на блестящ млад мъж на име Хъмфри Дейви който бил назначен в нея за професор по химия скоро след основаването й, и бързо добил слава с изключителните си лекции и продуктивни експерименти.

Скоро след като получил поста си, Дейви започнал да открива един след друг все нови и нови елементи — калий, натрий, магнезий, калций, стронций и алуминий.^[1] Открил толкова много елементи, не защото бил безкрайно проницателен, а поради това, че създал изобретателен метод с прилагане на електрическо напрежение върху разтопено вещество, известен като електролиза. Открил общо една дузина елементи, една пета от известните по неговото време. Дейви щял да постигне много повече, но за жалост като млад развил зависимост към повдигащите духа удоволствия на двуазотния оксид. Толкова се пристрастил към този газ, че всмуквал от него (буквално) три или четири пъти на ден. Смята се, че може би това причинява смъртта му през 1829 г.

За щастие другаде действали по-трезви хора. През 1808 г. един суров квакер на име Джон Далтон станал първият човек, който проникнал в същността на атома (напредък, който ще бъде дискутиран по-обстойно малко по-късно), а през 1811 г. италианец с очарователното и практично име Лоренцо Романо Амадео Карло Авогадро, граф на Квареква и Черето, направил откритие, което щяло да се окаже изключително важно в дългосрочен план — а именно, че два газа от който и да е вид в еднакъв обем, ако се държат при едни и същи налягане и температура, ще съдържат еднакъв брой молекули.

Две неща са важни за принципа на Авогадро, както сега се нарича. Първо, че полага основата за по-точно изчисляване на размера и теглото на атомите. Като използват математиката на Авогадро, химиците накрая успяват да изчислят например, че един типичен атом е с диаметър 0,00000008 сантиметра, което наистина е много малко. И второ, почти никой не знаел за възхитително простия принцип на Авогадро близо петдесет години.^[2]

Отчасти причината за това забвение била, че самият Авогадро бил саможив човек — работел сам, кореспондирал си недостатъчно с колегите си учени, публикувал малко на брой трудове и не присъствал на срещи — но това било и защото нямало срещи, на които да присъства както и защото броят на списанията, в които можел да публикува бил също ограничен. Това е доста изключителен факт. Напредъкът в индустриалната революция до голяма степен бил постигнат благодарение на развитието на химията, но въпреки това химията като организирана наука съществувала едва от няколко десетилетия.

Дружеството на химиците в Лондон било създадено чак през 1841 г. и започнало да издава редовно списание едва през 1848 г. когато повечето научни дружества във Великобритания — геоложкото, географското, зооложкото, градинарското и това на ботаниците и природоизследователите — били вече на по двайсет или повече години. Конкурентният Институт по химия бил основан едва през 1877 г. една година след създаването на Американското дружество на химиците. Поради това, че химията се организирала толкова бавно, новините за важното откритие на Авогадро през 1811 г. станали всеобщо известни чак на първия международен конгрес на химиците в Карлсруе през 1860 г.

Тъй като химиците работели толкова дълго в изолация, конвенциите се разработвали и приемали много мудно. Дори и през втората половина на века формулата H₂O₂ можело да означава вода за един химик, а водороден пероксид за друг. C2H4 би могло да означава етилен или блатен газ (метан). Едва ли е имало молекула, която навсякъде да е с еднакво означение.

Химиците освен това използвали объркващо разнообразие от символи и съкращения, често измисляни от тях самите. Й. Я. Берселиус от Швеция внесъл изключително нужния ред, като наредил съкращенията на елементите да бъдат на базата на гръцките или латинските им имена, ето защо съкращението за желязо е Fe (от латински ferrum), а това на среброто е Ag (от латински argentum). Това, че много от съкращенията съвпадат с английските им имена (за азот — N от nitrogen; за кислород — О от oxygen; за водород — Н от hydrogen и т.н.) отразява латинската същност на английския език, а не високопоставения му статус. За да означи броя на атомите в една молекула, Берселиус използвал повдигнати индекси като в H₂O. По-късно без никаква причина било прието същото да се означа със свалени индекси: H₂O.

Въпреки донякъде внесения ред, през втората половина на деветнайсети век в химията почти царял хаос, ето защо всички били много доволни, когато през 1869 г. станал известен странният и малко налудничав на вид професор от Университета на Санкт Петербург на име Дмитрий Иванович Менделеев.

Менделеев е роден през 1834 г. в Тоболск, в западен Сибир, в добре образовано, средно проспериращо огромно семейство — толкова многочислено, че фактически историята не може да каже колко точно наброявало: някои източници твърдят, че са били четиринайсет деца, други — седемнайсет. Във всеки случай всички твърдят, че Дмитрий е бил най-малкият. Късметът не винаги спохождал фамилията Менделеев. Когато Дмитрий бил малко дете, баща му, който бил директор на местно училище, ослепял и майка му трябвало да си намери работа. Очевидно е, че е била изключителна жена, която накрая станала директор на преуспяваща фабрика за стъкло. Всичко вървяло добре до 1848 г., когато фабриката изгоряла и семейството изпаднало в нищета. Решена най-малкото й дете да получи образование, несломимата г-жа Менделеева изминала с малкия си син на стоп 6 хиляди километра до Санкт Петербург — това се равнява да пропътуваш от Лондон до Екваториална Гвинея — и го настанила в Института по педагогика. Изтощена от усилията си, скоро след това тя умира.

Менделеев завършил покорно следването си и накрая получил пост в местния университет. Там бил компетентен, но не и особено изключителен химик, известен бил повече с буйната си коса и брада, които подстригвал само веднъж годишно, а не с уменията си в лабораторията.

 

 

През 1869 г. обаче, на трийсет и пет годишна възраст, започнал да се замисля как да подреди елементите. По това време елементите обикновено били групирани по два начина — или по атомно тегло (използвайки принципа на Авогадро) или по общи свойства (например в зависимост от това дали са метали или газове). Менделеев открил, че двата начина могат да се комбинират в една таблица.

Както обикновено става в науката, принципът всъщност бил предугаден преди това от един химик аматьор в Англия на име Джон Нюландс. Той направил предположението, че когато елементите са подредени по тегло, като че ли показват определени свойства — съгласуват се по някакъв начин — на всяко осмо място по скалата. Малко неразумно, тъй като това била идея, на която още не й било дошло времето, Нюландс я нарекъл Закон на октавите и оприличил тази подредба с подредбата на клавишите на пианото по октави. Навярно е имало нещо в начина на представяне на идеята от страна на Нюландс, но тя била считана като принципно абсурдна и била навсякъде осмивана. По време на събирания шегаджии от публиката понякога го питали дали може да накара елементите си да посвирят. Обезкуражен, Нюландс се отказал от прокарване на идеята и скоро след това изчезнал от хоризонта.

Менделеев използвал малко по-различен подход, като подредил елементите в групи по седем, но използвал в основни линии същия принцип. Изведнъж идеята се сторила гениална и изключително проницателна. Тъй като свойствата се повтаряли периодично, откритието станало известно като Периодичната таблица.

Говори се, че Менделеев бил вдъхновен от играта на карти, известна като solitaire в Северна Америка и като пасианс другаде, в която картите се подреждат по боя хоризонтално, а по стойност вертикално. Като използвал в известна степен същия принцип, той подредил елементите в хоризонтални редове, наречени периоди, и вертикални колони, наречени групи. Това веднага показало един вид взаимовръзки, когато елементите биват разглеждани по вертикала надолу и нагоре, и други, когато се разглеждат по хоризонтала един до друг. По-специално, вертикалните колони включват химикали със сходни свойства. Така медта стои над среброто, а среброто е над златото поради химичните им сходства като метали, докато хелият, неонът и аргонът са в колона, включваща газове. (Фактическият, формално определящ фактор в подреждането на елементите е нещо, което се нарича тяхна електронна валентност, която, за да я разберете, трябва да се запишете във вечерно училище.) В същото време хоризонталните редове подреждат елементите във възходящ ред според броя на протоните в ядрото им — което се нарича атомен номер.

Строежът на атомите и значението на протоните се разглеждат в следваща глава, така че за момента всичко, което е нужно, е да се разбере организационният принцип: водородът има само един протон, така че атомният му номер е едно и той заема първото място в таблицата; уранът има 92 протона, така че се намира към края, а атомният му номер е 92. В този смисъл, както изтъква Филип Бол, химията е просто въпрос на броене. (Атомният номер, между другото, не бива да се бърка с атомното тегло, което представлява броят на протоните плюс броя на неутроните в даден елемент.) Много още било неизвестно и неясно. Водородът бил най-разпространеният елемент, но никой нямало дори да се сети за това през следващите трийсет години. Хелият, вторият по изобилие елемент, бил открит само година преди това — никой и не подозирал дотогава за съществуването му — и то не на Земята, а на Слънцето, където бил открит със спектроскоп по време на слънчево затъмнение, ето защо името му е в чест на гръцкия бог слънце — Хелиос. Изолиран е чак през 1895 г. Но дори и така, благодарение на откритието на Менделеев химията оттогава се развивала на здрава основа.

За повечето от нас Периодичната таблица (наричана също Периодична система) е нещо красиво в абстрактен смисъл, но за химиците създала веднага такъв ред и яснота, които едва ли могат да бъдат преувеличени. „Несъмнено, Периодичната таблица на химичните елементи е най-елегантно организираната система, която някога е измисляна“ — пише Робърт Е. Кребс в История и използване на химичните елементи на Земята ни, а подобни хвалебствия могат да се намерят във фактически всяка публикувана история на химията. Днес имаме „около 120“ известни елемента — 92 естествени и две дузини създадени в лабораториите. Истинският брой е малко спорен, тъй като тежките, синтезирани елементи съществуват само за милионни части от секундата и химиците понякога спорят дали наистина са ги изолирали или не. По времето на Менделеев били известни 63 елемента, но част от гениалността му се изразявала в това, че осъзнал, че елементите, които били известни тогава, представлявали само част от цялата картина, а много елементи липсвали. Таблицата му предсказала достатъчно точно, къде ще се намират новите елементи, когато бъдат намерени.

Никой не знае между другото, с колко ще се увеличи броят на елементите, въпреки че всичко, надвишаващо 168 като атомно тегло, се смята за „чисто спекулативно“, но със сигурност, каквото и да бъде открито, ще пасне изрядно във великата система на Менделеев.

 

Деветнайсети век предоставил още една изненада за химиците. Всичко започнало, когато през 1896 г. в Париж Анри Бекерел оставил в едно чекмедже пакет с уранова сол върху опакована фотографска плака. След известно време, когато извадил плаката, с изненада открил, че има следи от изгаряне, причинени от солта, като че ли плаката е била изложена на светлина. Солта излъчвала някакви лъчи.

Имайки предвид значимостта на това, което открил, Бекерел направил нещо много странно: прехвърлил въпроса да бъде изследван от дипломирана студентка. За щастие, студентката била Мария Кюри, наскоро емигрирала от Полша. Заедно с новия си съпруг Пиер Кюри тя открила, че определен вид скали постоянно излъчват странна енергия, и то без да намаляват размера си или видимо да се променят. Това, което тя и съпругът й не можели да знаят — което никой не можел да знае, докато Айнщайн не обяснява нещата през следващото десетилетие — е, че скалите преобразуват масата в енергия по един много ефикасен начин. Мария Кюри нарича ефекта „радиоактивност“. В процеса на работата си семейство Кюри също открило два нови елемента — полоний, назован на родната й страна, и радий. През 1903 г. семейство Кюри и Бекерел заедно получават Нобеловата награда за физика. (Мария Кюри спечелва за втори път такава награда за химия през 1911 г., като засега е единственият учен, който е награждаван и за химия, и за физика.)

В Университета МакДжил в Монреал младият новозеландец Ърнест Ръдърфорд започнал да се интересува от новите радиоактивни материали. Заедно с колегата си Фредерик Соди открили, че в тези малки количества материя се съдържат огромни запаси от енергия и че радиоактивното разпадане на тези запаси може да обясни топлината на Земята. Открили още, че радиоактивните елементи се разпадат на други елементи — че един ден имаме например атом от уран, а на следващия — атом от олово. Това наистина било изключително. Било чисто и просто алхимия; никой дори не си бил и представял, че такова нещо може да се случва спонтанно, по естествен начин.

Както винаги прагматик, Ръдърфорд първи видял, че откритието има ценно практическо приложение. Забелязал, че за всяка проба от радиоактивен материал винаги периодът от време, нужен за да се разпадне половината проба, бил еднакъв — знаменитият полуразпад, и че тази постоянна, сигурна скорост на разпадане може да бъде използвана като вид часовник. Изчислявайки назад времето от това колко радиация има материалът сега и колко бързо се разпада, може да се пресметне възрастта му. Тествал парче от уранит — основната уранова руда, и открил, че е на 700 милиона години — доста повече години от това, колкото повечето хора били склонни да дадат на Земята.

През пролетта на 1904 г. Ръдърфорд заминал за Англия, за да изнесе лекция в Кралския институт — великата организация, основана от граф фон Ръмфорд само преди 105 години, въпреки че тази епоха на пудрата и перуките сега изглеждала доста далечна в сравнение с тази на запретналите ръкави яки късни викторианци. Ръдърфорд бил там, за да говори за новата си теория за радиоактивното разпадане, като за това бил донесъл и парчето си от уранит. С такт — тъй като застаряващият Келвин присъствал, макар и не винаги напълно буден — Ръдърфорд отбелязал, че самият Келвин бил изказал предположението, че откриването на друг източник на топлина ще отхвърли изчисленията му. Ръдърфорд бил открил този източник. Благодарение на радиоактивността Земята би могла да бъде — и очевидно е — доста по-стара от 24-те милиона години според пресмятанията на Келвин.

Келвин бил респектиран от презентацията на Ръдорфорд, но останал непреклонен. Никога не приел ревизираните изчисления и до смъртта си вярвал, че трудът му за възрастта на Земята е най-дълбокомисленият и значим принос в науката — надвишаващ този по термодинамика.

Както се случва с повечето научни революции, откритията на Ръдърфорд не били всеобщо признати. Джон Джоули от Дъблин упорито настоявал дори и през 1930-те, че Земята не била на повече от 89 милиона години и това продължило чак до смъртта му. Други започнали да се тревожат, че Ръдърфорд бил дал на Земята много време досегашен живот. Но дори и с радиометрично датиране, както сега наричат измерването на разпада, десетилетия трябвало да минат преди да се достигне фактическата възраст на Земята — милиарди години. Науката била тръгнала по верен път, но все още била далеч от истината.

Келвин умира през 1907 г. Същата година смъртта застига и Дмитрий Менделеев. Подобно на Келвин, времето му на продуктивна научна работа отдавна било отминало, а годините в края на живота му не били така спокойни. С възрастта Менделеев ставал все по-ексцентричен — отказвал да приеме съществуването на радиацията или електрона, както и всичко ново — и труден за понасяне. Последните десетилетия от живота си прекарал беснеейки из лабораториите и лекционните зали из Европа. През 1955 г. елемент 101 бил наречен менделеевий в негова чест. „Съвсем подходящо“ — отбелязва Поул Стратхерн — „той е нестабилен елемент.“

Радиацията, разбира се, буквално продължавала и продължавала да се проявява и то по начин, който никой не очаквал. В началото на 1900-те Пиер Кюри започнал да изпитва ясни признаци на лъчева болест — тъпи болки в костите и хронична умора — която несъмнено щяла да се развие по неприятен начин. Това обаче никога няма да узнаем със сигурност, тъй като през 1906 г. той бил прегазен от файтон, докато пресичал една парижка улица.

Мария Кюри прекарала останалата част от живата си, постигайки забележителни успехи в тази област, като спомогнала да се открие през 1914 г. знаменития Институт за изучаване на радиоактивността към Парижкия университет. Въпреки двете й Нобелови награди, никога не станала член на Академията на науките, до голяма степен поради това, че след смъртта на Пиер имала връзка с женен физик, която била достатъчно недискретна, за да скандализира дори французите — или поне възрастните мъже, които управлявали академията, което навярно е съвсем друго.

Дълго време се смятало, че нещо толкова чудодейно активно като радиоактивността със сигурност е полезно. С години производителите на пасти за зъби и разслабителни средства слагали радиоактивен торий в продуктите си, а поне до края на 1920-те хотел Глен Спрингс, разположен в областта Фингър Лейкс, Ню Йорк (а несъмнено и други) изтъквал с гордост терапевтичния ефект на своите „Радиоактивни минерални извори.“ Наличието на радиоактивност в потребителските стоки било забранено едва през 1938 г. Вече било твърде късно за мадам Кюри, която умира от левкемия през 1934 г. Радиоактивността е толкова вредна и дълготрайна, че дори и сега книжата й от 1890-те — дори готварските й книги — са твърде опасни, за да се борави с тях. Лабораторните й книги се съхраняват в кутии с оловно покритие, а тези, които искат да ги видят, трябва да надяват защитно облекло.

Благодарение на всеотдайния и неосъзнат високорисков труд на първите ядрени учени през началните години на двайсети век станало ясно, че Земята е несъмнено много стара, въпреки че трябвало да мине още половин век, изпълнен с научни изследвания, за да може някой със сигурност да каже точно колко е стара. Междувременно в науката щял да се появи нов век — атомният.